Báo cáo bài tập lớn chi tiết máy

PHẢNI: LẬP BẢNG THÔNG SÖ.... re 1 PHAN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐẠI THANG...-c-cccccccccccerrce 2 PHẢN HI: ` THIẾT KẾ BỘ TRUYÊN BÁNH RẰNG CÔN RĂNG THẲNG..... PHANII: TINH TOAN TH

ĐẠI HỌC QUÓC GIA THÀNH PHO HO CHINH MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BAO CAO BAI TAP LON CHI TIET MAY

HK222

GVHD: NGUYÊN VĂN THẠNH Sinh viên thực hiện: NGUYÊN THÀNH TÀI

MSSV: 2114691 LỚP: L01

Thành phó Hà Chính Minh - 4 - 2023

PHẢNI: LẬP BẢNG THÔNG SÖ 02 HH n2 re 1 PHAN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐẠI THANG -c-cccccccccccerrce 2 PHẢN HI: ` THIẾT KẾ BỘ TRUYÊN BÁNH RẰNG CÔN RĂNG THẲNG 7 PHẢN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KE BO TRUYEN BANH RANG TRU RANG NGHIENG 14 PHAN V: TÍNH TOÁN THIẾT KẺ TRỤC VÀ THEN TRÊN CÁC TRỤC 2,3,4 21

"\.9 21a .::“‹{đÃäÄäÄäăœŒœHăHặgẬẶ RHH, ÔỎ 21 TRUG 61a :-‹{(jääÄŒœ£œg:.,.,H, , HpằH Ỏ 28

PHANI:

1- Chọn hiệu suất của hệ thống truyền động:

Nạ= 0,95: hiệu suất bộ truyền dai

N.=0,94: hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

Nix=0.95: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

2- Tính toán công suất trên các trục

PHANII: TINH TOAN THIET KE BO TRUYEN DAI THANG

Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang:

Công suất bộ truyền Pị= 2kW

Hình 4#? Lụa chon logi dai theo cong sudt of số công quøy

1 - Theo hình 4.22 phụ thuộc vào công suất 2kW và số vòng quay nị= 1000vg/ph ta chọn loại đai A theo bảng 4.3 với dai loai A: bp = 11mm; be = 13mm; h = 8mm; yo = 2,8mm; A

= 81 mm’

2 - Theo bang 4.3, ta cO dmin = 90mm Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ di = 1,2 x dmin=

1,2 x 90 = 108mm, theo tiéu chuan ta chon d) = 112mm

3 - Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối ễ =0,01 Đường kính bánh đai lớn:

da=ux di(1-É) =2 x 112(1 — 0,01) = 221,76mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn dạ = 224mm

Tỷ sô truyện thực tÊ: u = 7 y y L d¡(1-‡) = 2,02

Sa1 lệch so với giá trị cho trước là L%

mxd1xnl _—— 1121000

5 - Vận tôc đai: 1+ = sxI01 6x104 = 5,86 (m/s)

Số vòng chạy của đai trong một giây:

¬¬ Ips 5,2321 s—!, [i] = 10s—1, do dé diéu kién duoc théa

dy, = dy + 2y9 = 112 + 2.2,8 = 117,6mm

Đường kính ngoài bánh bị dẫn 2:

d„ạa = d¿ + 2yạ = 224 + 2.2,8 = 229,6mm

9- Lực căng dai ban dau Fo:

Lực căng đai ban đầu:

10 - Ứng suất lớn nhất trong dây đai:

Omax = O14 + Oy t+ Of, = 09 + 0,50; + O, + Ory

Vậy ta có thê lập được bảng giá trị thông số đai thang vừa tính toán ở trên :

Banh dan Banh bi dan Duong kinh d 112 mm 224 mm Chiéu dai dai L 1120 mm

Tiet dién dai A 81 mm?

Lực tác dụng lên trục Tr 477,64N

PHAN III: © THIET KE BO TRUYEN BANH RANG CON RANG THANG Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thắng:

Giới hạn chảy đ„„¡= 580MPa

2 - Thời gian làm việc tính theo giờ của bánh răng:

300

Ly = 1g365K,24Kyg = 5.365 24.*°=24000h

24

3- Xác định ứng suất tiép xuc [oy] va ung suat udn cho phép [o;]: Đối với ứng suất tiếp xúc

, ƠiHlim

Taco [oy] = "Sy NE

Trong d6: S;, — Hé s6 an toan, S, =1,1

Sitti giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với số chu kỳ cơ sở

Oo tim1 = 2HBi + 70 = 600MPa

Ottlimz = 2HBz + 70 = 570MPa

Kut — Hé s6 tudi tho

Số chu kỳ làm việc cơ Sở:

Nuọi = 30HB¡”? = 30.265? = 19,63 10° chu ky Ngọ; = 30HB,** = 30.250? = 17,07 10° chu ky

Số chu kỳ làm việc tương đương: chế độ tải trọng tĩnh: Nugy = 60cn;L„ = 60.1.500.24000 = 720.105 chu kỳ Nag = 60cn3L, = 60.1.250.24000 = 360.10° chu ky

VÌ: Nuer > Nuo1s Nua > Nuo2 NEN Ky, = 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

[91] = Kụ, = “TT ”= 490,91 MPa

[ou] _ ØHiim29,9 Ky, = — _ 466,36 MPa

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán:

LøuÌ = [ơu;] = 466,36 MPa

Đối với ung sudt uon

Số chu kỳ làm việc tương đương: chế độ tải trọng tĩnh:

Nee1 = Nụy; = 720.105 chu kỳ

Nggị = Nụ; = 360.105 chu kỳ

Vi Negi > Ngọi; Ngpạ > Ngọ; nên K„y = 1

Vậy ứng suất uốn cho phép:

Onn; Kpc 477

[op] = “82 Sư — Ky, = ——= 272,57 MPa 1,75

0

— mm pc _ 450 _

[oa] = AES Ky, = Tyg = 257,14 MPa

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt(bộ truyền kín) thì sẽ tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc

đề tránh hiện tượng tróc rỗ mặt Tăng

6 - Theo bang 6.20, với đại Và 1z, chọn số răng Z1) = 20 Voi dé cimg ta đã chon H,,

H, < 350HB, nén z, = 1,62, = 1,6 20 = 32: khi đó z¿ = t;¿Z¡ = 2,5.32 = 80

Module vong chia ngoai: m, =“* —= = 2,24; chọn ?n„ = 3 mm

7 - Tính toán lại tỷ số truyền u:

8 - Tính các kích thước chủ yếu khác của bộ truyền bánh răng côn:

Đường kính vòng chia ngoài: đ„¡ = ?m.Z¡ = 3.32 = 96 mưn

Đường kính vòng chia trung bình:đ„; = đạ+(1 — 0,5p¿) = 96(1 — 0,5.0,285) = 82,32mm

Chiều dài côn ngoài: R„ = 0,5m„VZ¡2 + z¿2 = 0,5.3V32? + 802 = 129,24 mm

11 - Chon hé s6 tai trong déng Kyy = Kry = 1,08, theo bang 6.18, voi H,,H, < 350HB, cap chinh xac 9, v = 2,16 m/s

12 — Xác định ứng suất chính xác trên vùng ăn khớp và so sánh với giá trị cho phép:

Trong đó: Zn — Hệ sô xét đên ảnh hưởng của độ nhám bê mặt, Zn = 0,95

Zv - Hệ số xét đến ảnh hưởng của tộc độ vòng khi HB < 350 thì Zv= 0,85ø91 = 0,92

Ki — Hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi tron, Ki =1

Kxn — Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thức răng

yi - 8 _ _16 _

Với Kxn = V1,05 ae V1,05 lại = 1,02

0,95 0,92 1 1,02 1

Vậy [øu]= 570—————TT————~ 461,95 MPa

Điều kiện bền tiếp xúc được thỏa, ø„ < [øn]

Đặc tính so sánh độ bên các bánh răng (độ bền uốn):

Ớt2 F2 =—————= ——— 50,66 MPa < Q85bym„ — 085.36/84, 2/57 , [ore] |ø;

Điêu kiện bên uôn được thỏa

Vậy ta có thê lập được bảng thông số kích thước bộ truyền:

96

doo 240 mm Chiêu rộng vành rang b 36,84 mm

PHAN IV:TINH TOAN THIET KE BO TRUYEN BANH RANG TRU RANG NGHIENG

Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

Công suất P = I,79kW

Giới hạn chảy đ„„j= 450MPa

2 - Thời gian làm việc tính theo giờ của bánh răng:

Ly = Lq365K,24Kyg = 5.365 — 24, = 24000 A

3- Xác định ứng suất tiép xuc [oy] va ung suat udn cho phép [o;]:

Kut — Hé s6 tudi tho

Số chu kỳ làm việc cơ sở:

Ngọi = 30HB,”? = 30.260? = 18,75 10° chu ky Nuọa = 30HB,°" = 30.2204 = 12,56 10° chu ky

Số chu kỳ làm việc tương đương: chế độ tải trọng tĩnh:

Nụ; = 60cn;L„ = 60.1.200.24000 = 288.10 chu kỳ Nug2 = 60cn¿L„ = 60.1.100.24000 = 144 105 chu kỳ VÌ: Nggị > Nuọi; Nuyạ > Nuọ; nên K„, = 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

im1-¥, 590 0,

[oi] = Pit Ky, = = = = 482,73 MPa

[oy2] = ee Ky, ="? = 417,27 MPa

Tính ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán:

[on] = 0,45([oy1] + [oy2]) = 0,45(482,73 + 417,27) = 405 < [oy |nin

Ovtimy = 1,8HBi = 1,8.260 = 468MPa

VÌ Ngp > Ngọi; Ngpạ > Ngọ; nên K„y, = 1

Vậy ứng suất uốn cho phép:

[ora] = ABE Kp = Tyg = 226,29 MPa

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt(bộ truyền kín) thì sẽ tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc

để tránh hiện tượng tróc rỗ mặt Tăng

4 - Cho bánh răng nằm đối xứng các ô trục, theo bang 6.15, trang 260, voi H,,H, < 350HB chọn tJ„„ = 0,4 theo tiêu chuẩn, khi đó:

Wa = Woa(usat1) _ 0,4(2+1)

= 0,6

2 2

Chon hé số tai trong tinh: Kup = 1,01; Kreg = 1,02, theo bang 6.4, trang 237

5 - Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng:

6 - Module rang: voi H,,H, < 350HB, nén

Fi3 = Fy4 = Fiz tanB = 1025,68 tan 16,26° = 299,15 N

12 - Theo bang 6.6, trang 239, chọn hệ sé tải trọng động K„„ = 1,02; Kr, = 1,04 Theo bang 6.11, trang 241, chọn hệ số tải trọng không đều giữa các răng K„„ = 1,13

Ung suat tiép xuc cho phép:

ZqZvKiK„um,_ — 54 098-11 1024

SH

Diéu kién bén tiép xtc duge thoa, oy < [oy]

14 - Số răng tương đương:

Hé 86 tai trong tinh Kp = KegKppKpq = 1,02 1,04.1 = 1,06

Hệ sô xét đên ảnh hưởng của góc nghiêng răng đên độ bên uôn:

bam 50.2

Thỏa điêu kiện độ bên uôn

Vậy ta có thê lập được bảng thông số kích thước bộ truyền

Thông số hình học Kí hiệu Giá trị thông số

PHẢN V:TÍNH TOÁN THIẾT KE TRUC VA THEN TREN CAC TRUC 2,3,4 Chon vat liệu chế tạo trục là Thép C45 được tôi cái thiện Giả sử, đường kính trục đ <

300 mm, theo bảng 10.1, với vật liệu đã chon, co théng sé: a, = 736 MPa; o,, =

490 MPa; T,, = 294 MPa; o_, = 353 MPa; t_, = 216 MPa, [oz] = 150 MPa, [t-] = 90 MPa

Ta chọn ứng suất xoắn cho phép [7]:

+ Đối với trục đầu vào và đầu ra là trục 2,4; ta chon [t] = 20 + 25 MPa,

Vậy [rạ] = 22 MPa, [rạ] = 22 MPa

+ Đối với trục trung gian là trục 3; ta chọn [z] = 10 + 15 MPa

Vậy [r;] = 13 MPa

Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, với vật liệu đã chọn là

thép carbon trung bình C45, theo tiêu chuẩn tJ„ = 0,1; tỷ, = 0,05

x = 10mm - Khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc

Theo bang 10.3, trang 406, khi T, = 36290 Nmm nam trong khoảng 20 + 40 Nm thi ta chọn các thông Số w = 40mm; f = 65 mm; e = 70mm; u = 60 mm

Khoang cach gitra tam banh rang cén va tam 6 lăn:

Duong kinh truc tai A:

Tại D có lắp bánh đai nên có then lam dp tang 5% Vay theo tiéu chuan chon dy = 18 mm Vậy đường kính thân trục đạ = dịp; = 18mm, đường kính ngéng truc dp = de = 25mm

6 - Thiết kế then lắp trên thân trục:

Dụa vào phụ lục 13.1, trang 545 với d= 18mm nên kích thước mặt cắt ngang của then theo tiêu chuẩn: b x h = 6 x 6mm, chiều sâu rãnh then trên trục tị = 3,5 mm; chiều sau rãnh then trén mayo tz = 2,8 mm

7 - Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

Tại vị trí A và D do có then nên:

+ Ứng suất uốn thay đối theo chu kỳ đối xứng do trục quay:

Vay 0g = Omax = w — aaai = 19,9 MPa; on, = 0

+ Ứng suất xoắn thay đối theo chu kỳ mạch động do trục quay theo một chiều:

Vậy Tạ =T„ AY Ta m = “—=-—= 2 2Myg — 21022/47 = 17,75 MPa ,

Theo bang 10.4 do truc co then, dy = dp = 18 mm va vật liệu thép carbon nên ta chon

hệ số kích thước £„ = 0,91; e, = 0,89 Chọn hệ số tăng bên bè mat Ø = 0,9

Với øy = 736 < 800 MPa theo bảng 10.9, chọn K„ = 2,05; K, = 1,9; theo hình 2.9, hệ

Số tăng bèn bề mặt Ø = 0,9

Hệ số an toàn được xác định theo công thức:

SơŠr s=

Vsz2 + sự2

Trong đó:

+s„- Hệ sô an toàn chỉ xét riêng cho ứng suất uôn:

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện A và D được thỏa

Tại vị trí tiết diện nguy hiểm B và C:

+ Ứng suất uốn thay đối theo chu kỳ đối xứng do trục quay:

Dac = Omax = ye = ogg gg 7= 20,24 MPG; om = 0

+ Ung suat xoan cia ca B va C thay déi theo chu ky mach động do trục quay theo một chiều:

2Wp Voi W, - Momen can xoan:

9 - Kiêm nghiệm then:

Then tai A va D có bxh = 6x6 mm, Ta chọn chiều dài theo tiêu chuẩn là J = 25 mm

Ứng suất dập:

Thông số kỹ thuật ban đầu:

Công suất P = I,79kW

Khoảng cách giữa bánh răng trụ răng nghiêng và ô lăn gần nhất: a=.+x+T= 57,5 mm

Khoảng cách giữa bánh côn rang thang va 6 lăn gần nhất:

Theo tiêu chuẩn chọn đường kính ngõng trục lap 6 lăn đạ = dp = 25mm

Vậy thân trục có then đ¿ = đ; = 26 mm chọn đường kính ngõng trục lắp ô lăn tai A va

D theo tiêu chuẩn là đạ = đp = 25 mm

6 - Thiết kế then lắp trên thân trục:

Dựa vào phụ lục 13.1, trang 545 với d= 26mm nên kích thước mặt cắt ngang của then theo tiêu chuân: b x h = 8 x 7 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t; = 4mm; chiéu sau ranh then trén mayo t, = 3,3 mm

Ta sẽ kiểm nghiệm theo tiết điện tại B và C vì ở đó có momen uốn

+ Ứng suất uốn thay đối theo chu kỳ đối xứng do trục quay:

Cac = Onax = — = Ww 1427,67 _= 36,25 MPa} on = 0

+ Ứng suất xoắn thay đối theo chu kỳ mạch động do trục quay theo một chiều:

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết điện B va C được thỏa

8 - Kiểm nghiệm độ bên tĩnh trục:

9 - Kiêm nghiệm then:

Then tại B và € có bxh = 8x7 mm, Ta chọn chiều dài theo tiêu chuân là ï = 32 mzn Ứng suất dập:

Thông số kỹ thuật ban đầu:

Chiều dai thân trục lắp bánh răng trụ răng nghiêng Ï¿ = bạ = 50 mm

Khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc: x = 10 mm

Theo bang 10.3, voi T, = 162,35 Nm, chon w = 40 mm; f = 70 mm

Khoảng cách giữa 2 6 lan 1 = 1, + 2x +w = 110 mm

Khoảng cách giữa bánh răng trụ răng nghiêng va 6 lan gan nhat: a = = 55 mm

4- Phan tích lực tác dụng lên trục:

Lực tác dụng từ khớp nối:

Ta có bộ truyền băng tải động cơ điện 3 pha, khớp nói vòng đàn hồi, theo bảng 14.1,

chọn hệ só ché độ làm việc K = 1,5

Momen danh nghĩa nối truc: T, = Ty K = 162350.1,5 = 243525 Nmm

Dựa vào phụ lục 11.6 véi T = 243,525 Nm chon Dy = 130 mm

Lực vòng tác dụng lên nỗi trục đàn hồi:

Tai C lap banh rang nén co then lam d- tang thém5% Vay theo tiéu chuan chon de = 32mm

Vậy thân trục có lap then d, = 30 mm; dẹ = 32 mm, chọn đường kính ngõng trục lắp

ô lăn tại B và D theo tiêu chuan la dp = dp = 30 mm

7 - Thiết kế then lắp trên thân trục:

Tai A:

Dựa vào phụ lục 13.1, trang 545 với d= 30mm nên kích thước mặt cắt ngang cua then

theo tiêu chuân: b x h = 8 x 7 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t; = 4mm; chiéu sâu rãnh then trén mayo t, = 3,3 mm

Tai C:

Dựa vào phụ lục 13.1, trang 545 với d= 32mm nên kích thước mặt cắt ngang của then theo tiêu chuân: b x h = 10 x 8 mm, chiều sâu rãnh then trên trục f¡ = 5 mm; chiều sâu ranh then trén mayo t, = 3,3 mm

8 - Kiém nghiệm trục theo độ bền mỏi:

Tại vị trí C do có then nên:

+ Ung suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng đo trục quay:

Vậy đạc AY 9ac = đmax = “c==————— 25,31 MPa; o,, = 0 max W 2647/46 , ›m,

+ Ứng suất xoắn thay đối theo chu kỳ mạch động do trục quay theo một chiều:

T

m 2

a

„ — 2M Với Wạ - Momen cản xoắn: